密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，包括噴射裝置、螺桿上料裝置、液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)、噴頭混合裝置和簡式機械手。噴射裝置的入料口與螺桿上料裝置的出口連通，噴射裝置還與噴頭混合裝置出口相連，且所述的噴頭混合裝置的入口連接水和液態(tài)速凝劑的混合物。液態(tài)速凝劑由液態(tài)速凝劑供給裝置供給，且液態(tài)速凝劑供給裝置的輸出端連接一個三通裝置的一個輸入端，三通裝置的另一個輸入端連接高壓水；三通裝置的輸出端連接噴頭混合裝置的輸入端，且在其連接管路上設有水閥。本發(fā)明主要是針對目前濕噴技術的應用性欠缺，提出的一種新型濕噴工藝，在原有潮噴的基礎上，達到濕噴的效果，可控可調，降低噴射施工中的回彈量和粉塵量。
【專利說明】密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種噴射混凝土工藝系統(tǒng)，具體涉及一種新型的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，主要應用于巖土工程、邊坡工程和地下工程中的噴射混凝土中。
【背景技術】
[0003]噴射混凝土技術廣泛應用于各種圍巖巷道以及邊坡的支護加固中。目前，主要有兩種制備噴射混凝土的方法，即干噴混凝土和濕噴混凝土。干噴混凝土是將干拌合料(水泥、骨料及粉狀速凝劑)借助噴射機在壓縮空氣帶動下輸送至噴嘴處，加水后噴射至受噴面。而濕噴混凝土則是將濕拌合料(水泥、骨料與水)，借助噴射機由泵送或風送的方式輸送至噴嘴處與液態(tài)速凝劑混合后噴射到受噴面。
[0004]干噴混凝土在國內外應用較為廣泛。它的主要優(yōu)點是設備簡單，機型小巧，運輸與移動方便，混合料輸送距離長，粉狀速凝劑可在進入噴射機前加入。但是也存在許多固有的缺陷:①其工作面粉塵量及回彈量均較大，工作環(huán)境惡劣，噴料時有脈沖現(xiàn)象且均勻度差；②實際水灰質量比不易準確控制，影響噴射混凝土的質量；③生產效率低。
[0005]濕噴混凝土主要優(yōu)點為回彈量低，施工效率高，噴射區(qū)粉塵量小，勻質性好。同樣，其也有許多不足之處:①濕噴混凝土施工工藝比干噴混凝土工藝復雜，材料需要隨伴隨用，且對材料的配合比、和易性與泵送性要求很高；②對于潮濕或含水地層的適應性差；③對難于進出的區(qū)域施工，由于機械較龐大，使用很不方便，對使用量較小的工程欠缺靈活性；④濕噴混凝土容易堵管，清晰很不方便。
[0006]在實際施工作業(yè)中，由于噴施噴射機本身要求水和拌合料獨立運送，在噴頭處混合，然后噴射出去，在高速運動中，普通的干式噴射機噴頭設計簡單，無法保證水料的充分混合，造成粉塵大，回彈高等較差的噴射效果，并且嚴重污染了施工人員的作業(yè)環(huán)境。
[0007]水和拌合料的混合的充分與否，直接影響干噴的噴射效果，決定了粉塵量的大小和回彈量的高低。在現(xiàn)有的干式噴射機機具中，對于噴頭的設計過于簡單，無法滿足水料充分混合的要求。

【發(fā)明內容】

[0008]針對以上現(xiàn)有技術，為克服上述技術的不足，本發(fā)明提供了一種密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，能實現(xiàn)二次加水，在原有潮噴的基礎上，達到濕噴的效果，有效降低噴射混凝土的回彈量與粉塵量，改善作業(yè)環(huán)境，減少施工時間和成本，同時設備靈活，施工簡便，易于操作，主要適用于交通隧道、水利隧洞、人防工程、礦山井巷等各類硐室及地下工程中的噴射混凝土。
`[0009]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，包括噴射裝置、螺桿上料裝置、噴頭混合裝置，所述的噴射裝置的入料口與螺桿上料裝置的出口連通，所述的噴射裝置的出口與噴頭混合裝置入口相連，且所述的噴頭混合裝置的入口用于輸入水和液態(tài)速凝劑的混合物。
[0010]所述的液態(tài)速凝劑由液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)供給，且液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)的輸出端連接一個三通裝置的一個輸入端，三通裝置的另一個輸入端連接高壓水；三通裝置的輸出端連接噴頭混合裝置的輸入端，且在其連接管路上設有水閥。
[0011]所述的高壓水通過一個水泵連通到螺桿上料裝置。
[0012]所述的噴頭混合裝置的噴頭通過一個機械手支撐。
[0013]所述噴射裝置采用噴射混凝土用潮噴機，對其進行密封處理，降低機旁粉塵。
[0014]所述螺桿上料裝置，其螺桿為全密閉式的，在螺桿上料過程中，預加部分水，使得混凝土潮料第一次加水，混凝土含水量達到40%飛0%，使拌合料與水更好的混合，降低粉塵。
[0015]所述液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)，能將液態(tài)速凝劑加入高壓水管中，并精確控制液態(tài)速凝劑的添加量，提高噴射混凝土各方面的性能。
[0016]所述噴頭混合裝置，包括依次連通的水料混合部分、雙室混合部分和噴嘴部分。
[0017]所述的水料混合部分包括兩根管道、水環(huán)、水腔、橡膠墊、兩個握式刻度閥門，所述的兩個握式刻度閥門分別各自設于一根管道上，兩根管道的出口均與同一個水腔連通，且在與水相通的管道的出口路設有一個水環(huán)，橡膠墊位于水腔壁面，起到緩沖的作用，避免混凝土混合料對水腔壁造成太大的磨損。
[0018]握式刻度閥門用于準確的控制進水量，從而達到控制水灰比的作用，并且通過水環(huán)，水流可以分離式與拌合料在水腔內混合，從而達到較好的水料混合效果；
所述的雙室混合部分包括雙室橡膠管，在雙室橡膠管內形成雙室混合腔，所述的雙室橡膠管內壁為不規(guī)則形狀，其通過雙重突然的變徑效應，造成腔體內壓力變化，從而使得水料進一步充分混合；
所述的噴嘴部分包括加長的噴管，延長高速運動的水和拌合料的接觸時間，保證水料的充分均勻混合。
[0019]所述水料混合部分、雙室混合腔部分和噴嘴部分，全部通過標準螺紋接口相連接，便于維修和配件。
[0020]所述水料混合部分的水環(huán)接口為四周留有圓孔的金屬圓環(huán)，水流通過圓孔進入水腔內。
[0021]所述水料混合部分的橡膠墊是為了保證水腔的密封性，防止高壓水流泄露。
[0022]所述水料混合部分和噴嘴部分均為輕質鎂鋁合金材質，輕便并且耐用。
[0023]所述雙室橡膠管結構為一體成型設計，保證雙室混合腔的密封性，并保證水料的順利通過，避免產生堵管。
[0024]所述噴嘴部分包括一個混合腔，保證水料的進一步充分混合。
[0025]所述機械手，為一種可移動支架，可以將噴頭支柱，靈活轉動，降低勞動力。
[0026]所述的液態(tài)速凝劑供給裝置，包括液態(tài)速凝劑料桶、手推車和螺桿式定量泵，其中，手推車上方設有能托住液態(tài)速凝劑料桶的支架，液態(tài)速凝劑料桶擱置在支架上；螺桿式定量泵固定在手推車上，位于液態(tài)速凝劑料桶下方，螺桿式定量泵由電機、設在電機上的手動調頻器以及與電機連接的螺桿組成，螺桿末端設有出料口，螺桿中部設有進料口 ；液態(tài)速凝劑料桶底部設有輸料管，輸料管另一端與進料口連接，輸料管上設有能控制液態(tài)速凝劑流量的控制閥。
[0027]所述液態(tài)速凝劑料桶上標有刻度，能清晰地看到液態(tài)速凝劑的儲量；其底部引出一根輸料管，且安設有控制閥，以控制液態(tài)速凝劑的流量，使得液態(tài)速凝劑均勻的流入螺桿泵內。液態(tài)速凝劑料桶可以設計為敞口的，配有桶蓋，以便能重復加入液態(tài)速凝劑，施工中，桶蓋能防止速凝劑被污染。
[0028]所述手推車是一種行走裝置，為現(xiàn)有技術中常規(guī)的裝置，它將液態(tài)速凝劑料桶和螺桿式定量泵有效的結合為一體，并能夠推動行走，使得液態(tài)速凝劑的供給成為一個獨立的結構。
[0029]所述螺桿式定量泵為一種定量供給裝置，為現(xiàn)有技術中常規(guī)的裝置，其能精確控制液態(tài)速凝劑的添加量:總共分為十個開度，十個開度下有二十個轉數(shù)，每轉的流量是固定的，通過調節(jié)其轉數(shù)，即能有效控制液態(tài)速凝劑的添加量。
[0030]本發(fā)明的液態(tài)速凝劑供給裝置，使用時，將出料口與高壓水管連接，工作原理為:液態(tài)速凝劑從液態(tài)速凝劑料桶中流出，經過控制閥調節(jié)其流量，進入螺桿式定量泵的進料口，由電機提供泵送壓力，經螺桿、由出料口壓送至高壓水管中，從而完成液態(tài)速凝劑的供
5口 O
[0031]本發(fā)明的工作過程如下:
潮拌料通過螺桿上料裝置，在上料過程中，進行攪拌和預加水，輸送至噴射機中。液態(tài)速凝劑通過供給系統(tǒng)加入到高壓水管中，拌合料與水、液態(tài)速凝劑在噴頭混合裝置中匯合，一同噴射至受噴面。
[0032]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下突出優(yōu)點:
(I)本發(fā)明的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，使得液態(tài)速凝劑應用于潮噴技術中，并能進行兩次加水，有效降低施工中噴射混凝土的回彈量和粉塵量，提高噴射混凝土質量，降低勞動時間和成本。
[0033](2)螺桿上料裝置，采用完全密封裝置，在混凝土的上料過程中，對混合料進行預水化，使得混凝土與水充分混合，避免粉塵的發(fā)生。
[0034](3)液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)，能精確控制液態(tài)速凝劑的添加量，保證了噴射混凝土的性能，如凝結時間、強度、耐久性等。
[0035](4)噴頭混合裝置采用渦流原理，使得混凝土拌合料與水、液態(tài)速凝劑充分混合，提高噴射混凝土質量，降低噴射時粉塵和回彈。使用時，水流通過握式刻度閥門的準確控制，經由兩側的水管，在多孔水環(huán)的作用下，離散式進入水腔內，和拌合料初步混合；進而進入雙室混合腔，通過突變的變徑效用，改變腔體內壓力，從而使得水料進一步混合；再經由噴嘴處的混合腔完成最后一次混合，并且通過加長噴管，延長水料的接觸時間，保證水料的充分均勻混合，從而極大地減少粉塵，降低回彈量，從而提高噴射效率和噴射效果，保證了施工作業(yè)人員的身體健康。
[0036]( 5 )本發(fā)明的液態(tài)速凝劑供給裝置，使得液態(tài)速凝劑成功應用于干噴技術中，液態(tài)速凝劑的使用大大降低了回彈量和粉塵量，改善了工作環(huán)境，減少了施工成本。螺桿式定量泵的使用，能有效控制液態(tài)速凝劑的添加量:速凝劑的添加量對噴射混凝土各方面的性能都有較大的影響，如初終凝時間、前后期強度、粘結強度、徐變性等。該裝置使得液態(tài)速凝劑的添加成為一個獨立的系統(tǒng)，且能夠方便運送；同時，體積小，不占用太多的空間。【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明新型噴頭的縱斷面結構示意圖；
圖3為液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)示意圖。
[0038]圖中，1、潮拌料；2、螺桿上料裝置；3、噴射機；4、高壓水；5、水量定量計；6、液態(tài)速凝劑供給裝置；7、三通裝置；8、混凝土拌合料；9、水和液態(tài)速凝劑的混合物；10、噴頭混合裝置；11、水閥；10-1.握式刻度閥門，10-2.水管，10-3.水環(huán)，10-4.雙室混合腔，10-5.雙室橡膠管，10-6.噴管；6-1.液態(tài)速凝劑料桶，6-2.小推車，6-3.螺桿式定量泵，6-4.控制閥，6-5.輸料管。
【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0040]如圖1所示，一種密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，包括噴射裝置、螺桿上料裝置2、液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)、噴頭混合裝置10和簡式機械手。所述的噴射裝置的入料口與螺桿上料裝置的出口連通，所述的噴射裝置還與噴頭混合裝置出口相連，且所述的噴頭混合裝置的入口連接水和液態(tài)速凝劑的混合物。
[0041]液態(tài)速凝劑由液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)供給，且液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)的輸出端連接一個三通裝置7的一個輸入端，三通裝置7的另一個輸入端連接高壓水；三通裝置的輸出端連接噴頭混合裝置的輸入端，且在其連接管路上設有水閥11。
`[0042]高壓水4通過一個水量定量計5連通到螺桿上料裝置。
[0043]噴頭混合裝置10的噴頭通過一個機械手支撐。
[0044]噴射裝置采用噴射混凝土用潮噴機，對其進行密封處理，降低機旁粉塵。
[0045]所述螺桿上料裝置，其螺桿為全密閉式的，在螺桿上料過程中，預加部分水，使得混凝土潮料第一次加水，混凝土含水量達到40%飛0%，使拌合料與水更好的混合，降低粉塵。
[0046]該工藝使用潮拌料1，將潮拌料I加入螺桿上料裝置中，隨著螺桿攪拌進入噴射機中，經由高壓空氣輸送至噴頭混合裝置中。高壓水管分為兩路，一路供給螺桿進行混凝土拌合料第一次加水，另一路在噴頭處加，由機械手控制；液態(tài)速凝劑供給系統(tǒng)，能精確定量速凝劑的添加量，通過自身的泵送裝置，將液態(tài)速凝劑壓入噴頭處的高壓水管中，液態(tài)速凝劑和水混合后，一同在噴頭混合裝置中與拌合料混合，經由簡式機械手，噴射至受噴面。
[0047]潮拌料I經由螺桿加水上料機2，在上料過程中進行攪拌和第一次加水，加水量為整個混凝土需水量的40%飛0%，整個螺桿上料裝置，為密封式的，不產生灰塵，然后運送至噴射機3中，噴射機為真空密閉泵送式。高壓水4分為兩路，第一路經由水量定量計5與螺桿加水上料機2整合到一起，第二路直接與噴頭混合裝置10連接，通過水閥11調節(jié)加水量。液態(tài)速凝劑供給裝置6通過三通裝置7與高壓水管相連，將液態(tài)速凝劑泵送至高壓水4中，形成了液態(tài)速凝劑與水的混合物9，含有40%~60%的水的混凝土拌合料8與液態(tài)速凝劑與水的混合物9 一同進入噴頭混合裝置10內，一同噴射至受噴面。
[0048]如圖2所示，一種用于干式噴射混凝土施工作業(yè)的新型干式噴射機多重混合腔式噴頭裝置，包括水料混合部分1、雙室混合部分II和噴嘴部分III。[0049]其中，水料混合部分I包括水管10-2、水環(huán)10-3、水腔、橡膠墊、握式刻度閥門10-1，所述的兩個握式刻度閥門分別各自設于一根管道上，兩根管道的出口均與同一個水腔連通，且在與水相通的管道的出口路設有一個水環(huán)，橡膠墊位于水腔壁面，起到緩沖的作用，避免混凝土混合料對水腔壁造成太大的磨損。握式刻度閥門10-1用于準確的控制進水量，從而達到控制水灰比的作用，并且通過水環(huán)，水流可以分離式與拌合料在水腔內混合，從而達到較好的水料混合效果。
[0050]雙室混合部分II包括雙室橡膠管10-5和雙室混合腔10-4，通過雙重突然的變徑效應，造成腔體內壓力變化，從而使得水料進一步充分混合。
[0051]噴嘴部分III包括加長的噴管10-6，延長高速運動的水和拌合料的接觸時間，保證水料的充分均勻混合。
[0052]水料混合部分、雙室混合腔部分和噴嘴部分，全部通過標準螺紋接口相連接，便于維修和配件。
[0053]水料混合部分的水環(huán)接口為四周留有圓孔的金屬圓環(huán)，水流通過圓孔進入水腔內。水料混合部分的橡膠墊是為了保證水腔的密封性，防止高壓水流泄露。
[0054]水料混合部分和噴嘴部分均為輕質鎂鋁合金材質，輕便并且耐用。
[0055]雙室橡膠管結構為一體成型設計，保證雙室混合腔的密封性，并保證水料的順利通過，避免產生堵管。噴嘴部分包括一個混合腔，保證水料的進一步充分混合。
[0056]如圖3所示，液態(tài)速凝劑供給裝置，包括液態(tài)速凝劑料桶6-1、手推車6-2和螺桿式定量泵6-3，其中，手推車上方設有能托住液態(tài)速凝劑料桶的支架，液態(tài)速凝劑料桶擱置在支架上；螺桿式定量泵固定在手推車上，位于液態(tài)速凝劑料桶下方，螺桿式定量泵由電機、設在電機上的手動調頻器以及與電機連接的螺桿組成，螺桿末端設有出料口，螺桿中部設有進料口 ；液態(tài)速凝劑料桶底部設有輸料管6-4，輸料管6-4另一端與進料口連接，輸料管上設有能控制液態(tài)速凝劑流量的控制閥6-5。
[0057]液態(tài)速凝劑料桶上標有刻度，能清晰地看到液態(tài)速凝劑的儲量；其底部引出一根輸料管，且安設有控制閥，以控制液態(tài)速凝劑的流量，使得液態(tài)速凝劑均勻的流入螺桿泵內。液態(tài)速凝劑料桶可以設計為敞口的，配有桶蓋，以便能重復加入液態(tài)速凝劑，施工中，桶蓋能防止速凝劑被污染。
[0058]手推車是一種行走裝置，為現(xiàn)有技術中常規(guī)的裝置，它將液態(tài)速凝劑料桶和螺桿式定量泵有效的結合為一體，并能夠推動行走，使得液態(tài)速凝劑的供給成為一個獨立的結構。
[0059]螺桿式定量泵為一種定量供給裝置，為現(xiàn)有技術中常規(guī)的裝置，其能精確控制液態(tài)速凝劑的添加量:總共分為十個開度，十個開度下有二十個轉數(shù)，每轉的流量是固定的，通過調節(jié)其轉數(shù)，即能有效控制液態(tài)速凝劑的添加量。
[0060]液態(tài)速凝劑供給裝置，使用時，將出料口與高壓水管連接，工作原理為:液態(tài)速凝劑從液態(tài)速凝劑料桶中流出，經過控制閥調節(jié)其流量，進入螺桿式定量泵的進料口，由電機提供泵送壓力，經螺桿、由出料口壓送至高壓水管中，從而完成液態(tài)速凝劑的供給。
【權利要求】
1.一種密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:包括噴射裝置、螺桿上料裝置、噴頭混合裝置，所述的噴射裝置的入料口與螺桿上料裝置的出口連通，所述的噴射裝置的出口與噴頭混合裝置入口相連，且所述的噴頭混合裝置的入口用于輸入水和液態(tài)速凝劑的混合物。
2.如權利要求1所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述的液態(tài)速凝劑由液態(tài)速凝劑供給裝置供給，且液態(tài)速凝劑供給裝置的輸出端連接一個三通裝置的一個輸入端，三通裝置的另一個輸入端連接高壓水；三通裝置的輸出端連接噴頭混合裝置的輸入端，且在其連接管路上設有水閥。
3.如權利要求2所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述的液態(tài)速凝劑供給裝置，包括液態(tài)速凝劑料桶、手推車和螺桿式定量泵，其中，手推車上方設有能托住液態(tài)速凝劑料桶的支架，液態(tài)速凝劑料桶擱置在支架上；螺桿式定量泵固定在手推車上，位于液態(tài)速凝劑料桶下方，螺桿式定量泵由電機、設在電機上的手動調頻器以及與電機連接的螺桿組成，螺桿末端設有出料口，螺桿中部設有進料口 ；液態(tài)速凝劑料桶底部設有輸料管，輸料管另一端與進料口連接，輸料管上設有能控制液態(tài)速凝劑流量的控制閥。
4.如權利要求3所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述液態(tài)速凝劑料桶上標有刻度，能清晰地看到液態(tài)速凝劑的儲量；其底部引出一根輸料管，且安設有控制閥，以控制液態(tài)速凝劑的流量，使得液態(tài)速凝劑均勻的流入螺桿泵內；液態(tài)速凝劑料桶為敞口的，配有桶蓋，以便能重復加入液態(tài)速凝劑，施工中，桶蓋能防止速凝劑被污染。
5.如權利要求1所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述的高壓水通過一個水泵連通到螺桿上料裝置。
6.如權利要求1所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述螺桿上料裝置，其螺桿為全密閉式的，在螺桿上料過程中，預加部分水，使得混凝土潮料第一次加水，混凝土含水量達到40%飛0%，使拌合料與水更好的混合，降低粉塵。
7.如權利要求1所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述的噴頭混合裝置的噴頭通過一個機械手支撐，所述的機械手為一種移動支架，能將噴頭支柱，靈活轉動，降低勞動力。
8.如權利要求1所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述噴頭混合裝置，包括依次連通的水料混合部分、雙室混合部分和噴嘴部分。
9.如權利要求8所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述的水料混合部分包括兩根管道、水環(huán)、水腔、橡膠墊、兩個握式刻度閥門，所述的兩個握式刻度閥門分別各自設于一根管道上，兩根管道的出口均與同一個水腔連通，且在與水相通的管道的出口路設有一個水環(huán)，橡膠墊位于水腔壁面上，起到緩沖的作用，避免混凝土混合料對水腔壁造成太大的磨損；握式刻度閥門用于準確的控制進水量，從而達到控制水灰比的作用，并且通過水環(huán)，水流能分離式與拌合料在水腔內混合，從而達到較好的水料混合效果。
10.如權利要求8所述的密閉式連續(xù)二次加水濕噴混凝土系統(tǒng)，其特征在于:所述的雙室混合部分包括雙室橡膠管，在雙室橡膠管內形成雙室混合腔，所述的雙室橡膠管內壁為不規(guī)則形狀，其通過突然的變徑效應，造成腔體內壓力變化，從而使得水料進一步充分混口 ο
【文檔編號】E02D15/02GK103821148SQ201410064227
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權日:2014年2月25日
【發(fā)明者】張露晨, 李樹忱, 李術才, 徐咸輝, 馬騰飛 申請人:山東大學